Пустотелый кольцевой шпангоут из композиционных волокнистых материалов

 

Изобретение относится к конструкциям из композиционных волокнистых материалов, получаемых методами намотки, и может быть использовано IB различных отраслях народного хозяйства для изделий разного класса и назначения, в частности в качестве шпангоута цилиндрических конструкции . Цель изобретения - увеличение прочности, жесткости и упрощение изготовления. Конструкция кольцевого шпангоута содержит оправку-каркас из двух концентрически расположенных колец 1, 2 (внешнего и внутреннего), установленных относительно друг друга с зазором, образующим замкнутую кольцевую полость 3, и наружную обшивку 4, образованную на оправкекаркасе из слоев непрерывных волокон или лент спиральной и кольцевой намотки , послойно или объемно связанных между собой отвержденной массой. Кольца оправки-каркаса связаны между собой дополнительными меридиональными опорными поясами из послойно скрепленных между собой непрерывных а СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) Д(j Q$/ 1 ур

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1g

2f гг

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3935196/29-33 (22) 26.07.85 (46) 23.01.87. Вюл. N- 3 (72) И.А. Егоренко (53) 621.643.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф 675261 кл. F 16 L 9/ 12, 1978.

Авторское свидетельство СССР .N - 870634, кл. E 04 С 2/24, 1979. (54) ПУСТОТЕЛЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ ШПАНГОУТ

ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к конструкциям из композиционных волокнистых материалов, получаемых методами намотки, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для изделий разного класса и назначения, в частности в качестШ4 E 04 С 2/24, F 16 L 9/12 ве шпангоута цилиндрических конструкциг. Цель изобретения — увеличение прочности, жесткбсти и упрощение изготовления. Конструкция кольцевого шпангоута содержит оправку-каркас из двух концентрически расположенных колец 1, 2 (внешнего и внутреннего), установленных относительно друг друга с зазором, образующим замкнутую кольцевую полость 3, и наружную обшивку 4, образованную на оправкекаркасе из слоев непрерывных волокон или лент спиральной и кольцевой намотки, послойно или объемно связанных между собой отвержденной массой.

Кольца оправки-каркаса связаны между собой дополнительными меридиональными опорными поясами из послойно скрепленных между собой непрерывных

1285129 лент, уложенных в замкнутые пазы 13, через сквозной паз.или пазы, выпол14 меридиональной ориентации, выпол-. ненные в стенках колец, а их боковые ненные на внешних поверхностях колец стенки совмещены между собой и скрепоправки-каркаса. При этом дополни- лены клеевой отвержденной массой. тельные пояса могут быть проведены 2 э.п ° ф-лы, 10 ил, Изобретение относится к конструкциям композиционных материалов, получаемых методом намотки, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства — строительстве, машиностроении и авиасудостроении, в частности в качестве силового набора многослойных и однослойных оболочек, а также секций шахтных колодцев, цилиндрических.и конических контейнеров, куполообразных перекрытий, сферических или овалообразных днищ, крышек и любых тонкостенных обшивок и обечаек симметричного профиля.

Цель изобретения — увеличение прочности, жесткости шпангоута и упрощение его изготовления.

На фиг. 1 показана конструкция, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. I на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 — разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 — разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 — схема формообразования наружной обшивки и меридиональных поясов; на фиг. 8 — сечение

Е-Е на фиг. 7; на фиг. 9 — разрез

Ж-Ж на фиг. 7; на фиг. 10 — разрез

З-З на фиг, 7, Конструкция опорного шпангоута состоит из оправки-каркаса, представляющей два концентрически расположенных кольца — внешнее 1 и внутреннее 2, установленных с зазором, образующим замкнутую кольцевую полость 3, и наружной обшивки 4, образованной на оправке-каркасе из слоев непрерывных волокон или лент спиральной 5 и кольцевой 6 армировки, пропитанных отвержденным связующим.

Кольца оправки-каркаса связаны между собой дополнительными меридиональными поясами 7-12 из послойно скрепленных между собой непрерывных лент, которые заведены в замкнутые пазы !

13-14, выполненные на внешних поверхностях колец оправки-каркаса с мери5 диональной или винтовой ориентацией.

Боковые стенки 15- 16 дополнительных поясов 8-9 совмещены между собой и скреплены клеевой отвержденной массой и штифтами или винтами 17.

Дополнительные пояса могут быть цельномотанными и составными иэ двух или нескольких частей, скреплен- ных между собой клеевой массой или обычными соединительными средствами — заклепками, винтами или контактной сваркой.

Формообразование предлагаемой конструкции опорного шпангоута осу ществляют следующим образом.

Вначале изготавливают оправкукаркас. Ее образуют в виде трехслойного кольца (см. фиг. 7), состоящего из трех колец — силовых внешнего и внутреннего 1 и 2, остающихся затем в составе готового изделия и одного мягкого 18, например из пенопласта для легкоразрушаемой смеси, удаляемых в процессе формования внешних слоев наружной обшивки 4 °

Один из вариантов технологического процесса удаления мягкого кольца

18 может быть следующий. Это кольцо изготавливают из набора сегментов 19 из пенопласта или металла, разделен35 .ных друг от друга и от колец 1 и 2 антиатгезионными прослойками 20-21 из пленки и (или) слоев смазки и фто" ропластовых проставок 22.

В процессе изготовления оправки4Q каркаса в ее кольцах выполняют пазы . 13-14 меридиональной ориентации, например, посредством фрезерования или прессования (выдавливания).

Затем в подготовленной таким об- "

45 разом оправке последовательно удаля1285129 ют сегменты 19 и в этих зонах по схеме фиг, 3 в той же последовательности вматывают опорные меридиональные пояса 7-12 меридиональной ориентации (фиг. 11), которые затем подвергакгся первичной термообработке по режиму отверждения связующего.

Затем полученную таким образом заготовку снова устанавливают на ролики намоточного станка и снова заматывают уже слоями спиральной 5 и кольцевой 6 армировки из нитей, прядей,или жгутов, пропитанных связующим составом.

В случае. необходимости для повышения удельной прочности по сжатию или смятию одновременно со слоями из нитей, прядей или жгутов вматывается тканная или металлическая лента, имеющая насечку, перфорацию или 20 отверстия.

Полученная после намотки заготовка подвергается окончательной термооб работке и затем — контрольным испы- 25 таниям на жесткость, прочность и герметичность.

Для повышения герметичности конструкции последовательно со слоями 3О армировки по такой же технологии может наматываться герметизирующая пленка или лента иэ сырой резины 23, подвергаемые термообработке совместно со слоями силовой армировки.

Таким образом может быть выполнена конструкция шпангоута любых геометрических размеров, причем количесво дополнительных поясов меридио- 40 нальной ориентации, их размеры, а также размеры колец оправки и наружной обшивки, узоры армирования и чередования слоев определяются специальным расчетом в зависимости от действующих на конструкцию нагрузок и используемых материалов..

Конструкция проходит: термообработку, режимы которой определяются в зависимости от используемых материалов и режимов их переработки. изобретения

1. Пустотелый кольцевой шпангоут из композиционных волокнистых материалов, содержащий оправку-каркас с внешним и внутренним концентрически расположенными кольцами с зазором между ними, образующими замкнутую кольцевую полость, и наружную обшивку, выполненную на оправке-каркасе из слоев непрерывных волокон или лент спиралькой и/или продольно-поперечной ориентации, послойно связанных между собой отвержденным связующим, отличающийся тем, что, с целью увеличения прочности и жесткости и упрощения изготовления, шпангоут выполнен со связывающими кольца оправки-каркаса меридио нальными поясами из послойно скрепленных непрерывных лент, причем на внешних поверхностях колец оправкикаркаса выполнены меридиональные пазы для лент.

2. Шпангоут по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что в кольцах выполнены отверстия для пропуска лент через полость шпангоута с образованием нескольких поясов по сечению шпангоута.

3. Шпангоут по п. 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что боковые стенки поясов примыкают друг к другу и соединены между собой.

l 285129

10

Фиг. 5

l «+

Составитель E.×åðíÿâñêàÿ

Техред В.Кадар

Корректор Т. Колб

Редактор С. Патрушева

Тираж 666 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7617/34

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 у ) !

1(р !! Г

1 ф

II